“换个方式玩航天”的天仪研究院：从潇湘一号到海丝一号

天仪研究院联合创始人、CTO任维佳

2021年1月15日凌晨，印度尼西亚苏拉维西省发生了6.2级地震。地震发生后，政府间国际组织GEO（地球观测组织）向各国航天机构发出请求，希望利用各国的遥感卫星对灾区进行成像，为当地政府进行灾情评估与灾后救援提供支持。

1月17日晚上，印尼政府收到全球第一份有效的灾区卫星遥感数据，而拍下这份数据的，是发射升空尚不满一个月的海丝一号卫星。

2020年12月22日中午12时37分，天仪研究院联合中国电科38所、厦门大学等单位研制的海丝一号搭载长征八号运载火箭成功发射。这是一颗合成孔径雷达（SAR）遥感卫星，2020年12月25日，海丝一号卫星成功获得首批在轨图像，这不仅填补了中国商业SAR卫星的空白，同时也使天仪研究院成为国内首家运营SAR卫星的商业公司。

对于成立5年的天仪研究院而言，海丝一号卫星的成功发射意义重大，因为它意味着天仪研究院正式实现了从卫星研制商向卫星数据运营商的跨越。

天仪研究院联合创始人、CTO任维佳近日在接受21世纪经济报道专访时表示，天仪从成立之初就有一个基本的判断，即卫星制造的市场前景极其有限，未来更大的市场，一定是通过卫星进行对地服务。

过去几年，天仪研究院的发展路径也日渐清晰：首先是通过自主研发卫星，将卫星成本降下来，然后把卫星批量送入太空，形成大规模的星座，接着就可以向地面提供具有性价比的卫星服务。

截至目前，天仪研究院共完成了12次太空任务，并成功发射了21颗小卫星。任维佳向记者透露，按照天仪的规划，在未来3-5年内，天仪将完成96颗SAR遥感卫星星座的组网。届时，对全球绝大部分地区，天仪的卫星基本可以保证每小时至少一次的覆盖频率。

雷达卫星VS光学卫星

遥感卫星一般分为光学遥感卫星和雷达遥感卫星两种，关于光学卫星和雷达卫星的区别，任维佳打比方说，光学卫星就像是相机，而雷达卫星像是X光片，从裸眼效果看，雷达卫星确实不如光学卫星细腻，但是，雷达卫星的很多优势也是光学卫星无法比拟的。

首先是雷达遥感卫星不受天气以及不受白天黑夜的影响，但光学卫星的限制条件就非常多，可能一片云就能遮挡它的拍摄，更不用说下雨或者大雾天气了，而且在夜晚，光学遥感几乎无法工作。

“所以，如果一个卫星能够连续几天在同一个地方出图，那基本就是雷达卫星”，任维佳说，“我和别人聊天时经常说，你没用（光学）卫星拍过照片，就不知道地球上的云有多么多，如果不考虑各种辅助手段，光学卫星的拍照成功率只有10%左右”。

除此之外，由于雷达卫星工作在微波波段，与可见光波段有很大不同，所以雷达卫星还可以获得一些人眼和光学卫星感知不到的信息，以实现多种不同的应用。

据任维佳介绍，雷达卫星具有一定穿透性，可以穿透草皮，看到草皮下面土壤的粗糙度和干湿度；此外，雷达卫星还可以获取目标的相位信息，根据这个相位信息可以监测地表几毫米量级的沉降变化。

这些技术，在国家宏观层面一直都在用，但是到了微观层面，大家用的就很少，因为目前，这些卫星数据还缺少时效性。

比如印尼地震后，天仪研究院提交卫星图像已经是三天后，但这仍然是全球第一张，从救灾的角度，如果灾害发生后，立刻就能获得一张图像，那肯定是最理想的。

再比如某地农业局曾与任维佳进行过交流，他们说农业非常重视节气，如果卫星能按照不同节气提供全景图，那对掌握农情非常重要。但现实情况是，他们现在每个季度才能得到一张图，非常滞后。

“所以，当遥感解决时效性问题时，它会迸发出一个巨大的市场。我们相当于站在上帝视角，地球表面的各种状态都能随时掌握。”任维佳说。

海丝一号的大冒险

天仪规划的SAR卫星星座，希望解决的就是时效性问题，但在此之前，作为一家商业公司，天仪研究院首先要解决的，是如何用更高效、经济的方式生产SAR卫星。

海丝一号身上，便体现了天仪研究院诸多大胆的创新。据任维佳介绍，在卫星架构上，天仪打破了原先卫星“抱着”雷达的模式，在国内首次采用了雷达和卫星一体化的设计，这使得其它指标相近的SAR卫星的重量还在300公斤级别时，海丝一号的重量只有185公斤。

其次，海丝一号没有选用成本极高的军工级器件，而是采用工业化产品来替代，这样不仅让卫星成本降了几十倍，同时，也让卫星的体量降了几倍。

此外，海丝一号还采用了整星可折叠的设计，这使其在发射的时候，占用的火箭空间更小。任维佳说，以往的雷达卫星发射，都是作为火箭发射的主任务，但海丝一号却是塞在火箭的一个角落里搭上去的，这样一来，火箭发射的成本又进一步降低。

最后是在流程优化，以往，雷达卫星发射之前，都提前到发射场进行长达一两个月的全流程测试，但海丝一号的发射场测试只用了三天左右。

任维佳说，以前做发射前测试，基本相当于在发射场重建一个实验室，成本极高。但海丝一号只做了最简单的加电测试，各种展开测试都没做，中间的测试成本又降低几十倍。

事实证明，天仪的这次冒险成功了。任维佳表示，创新不只是技术的创新，基于我们对过程的理解，去掉一些不必要的流程，这也是一种创新。

当然，这也是商业航天和国家队在理念上的一些区别，国家队为了保成功，他会不惜一切代价来降低风险，而作为商业公司，则要算总账。

“如果不做测试有10%的风险，那我一定会去控制，但如果只有0.1%的风险，那我宁愿冒险。在这个时候，对于商业航天来说，不追求所有任务100%成功。”任维佳称，“比如一颗卫星需要花费一个亿才能确保它能够一次性成功，那我们宁可把卫星的成本降低到一千万，哪怕失败两次再成功，那么这颗卫星的单星成本也就只要三千多万。但是如果把成本降到一百万呢？哪怕失败10次，那整个的成本才一千万。但是如果真的一千万就可以发一颗卫星，成本就降了10倍。”

换个方式玩航天

回顾过去几年，任维佳认为天仪研究院能走到今天，就是通过一次又一次冒险博出来的。“我们认为商业航天的本质上是为了降成本而创新试错、不断迭代的过程。虽然过程中遇到了太多问题，但只要能看清楚方向，就需要坚决的行动，创新都是干出来的”。

任维佳告诉记者，当初出来创业，就是因为2014年接触到资本市场以后，突然发现很多事情还有另一种打开方式，所以他才决定要换个方式玩航天。

2015年，任维佳从中国科学院离职，与现任天仪研究院CEO杨峰一起创办了天仪研究院。

当时，在任维佳的建议下，天仪选择科研小卫星作为切入领域。任维佳说，从科研卫星起步，一方面是因为科研卫星的要求相对较低，更适合天仪在发展初期进行技术积累，另一方面，则是做科研卫星，更符合天仪的基因。

创办天仪研究院之前，任维佳曾参与过神舟四号、神舟五号、神舟六号、神舟七号、神舟八号、天宫一号、天宫二号、天舟一号及载人空间站等任务，当时他主要负责的正是飞船上的各种科学研究。此外，在2003年-2007年时，任维佳也参与完成过一个地面卫星的研制，所以他对整个卫星的制造过程都十分熟悉。

但是，当任维佳开始带领团队研制天仪研究院的第一颗卫星“潇湘一号”时，他也体验到了作为一家创业公司的艰辛。“当时整个公司有20多人，其中技术团队有15个左右，但是，这里面干过航天的，只有我一人。”任维佳说。

在这样的状态下，不到1年的时间，任维佳带着团队硬着头皮完成了这个几乎不可能完成的任务，把卫星造了出来。2016年11月10日，潇湘一号卫星搭载长征十一号运载火箭成功发射，但是，上天没有多少天，潇湘一号就与地面失联。

这是天仪研究院的首颗卫星，它的失联几乎给天仪带来了灭顶之灾。任维佳说，一方面是成本，这颗星失败后天仪需要自己承担成本再发一颗，另一方面则是资本市场的信任，当时很多投资人看到你卫星出问题了就不愿意投资了，这也让天仪差点走不下去。

现在回过头看，任维佳觉得当时的天仪就是“无知者无畏”，但也正是凭借这份无畏，让天仪在成立第一年就完成了卫星制造、发射全流程的验证，虽然出现重大挫折，但过程中让天仪完成了很多关键技术的验证，这也为后面的卫星研制奠定了基础。

此后，天仪继续以每年1~2个轮次的速度快速迭代，从没能完成大部分任务的“潇湘一号”到令行业侧目的“海丝一号”，如果按照循规蹈矩的做法，这些卫星的发射可能都变得遥遥无期。

（作者：白杨 编辑：张伟贤）

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